Трагически погиб поздним вечером 3 ноября 2007 года в автокатастрофе вместе с семьёй (женой и сыном).Ранним субботним утром 3 ноября актёр вместе с семьёй отправился во Владимир в гости к своему другу-стоматологу. Вечером того же дня Александр должен был встретить родителей своей жены. Они так и ждали их на вокзале. На 109-м километре у заправки за деревней Старые Омутищи в Петушинском районе Владимирской области Александр на своём автомобиле «Toyota Picnic» в 22 часа 15 минут по неизвестным причинам пересёк две сплошные линии и выехал на встречную полосу, где на крайней левой полосе встречного движения столкнулся с грузовиком «Scania», который фактически подмял под себя всю машину. Водитель грузовика, 38-летний нижегородец Анатолий Тутуркин, остался в живых.

Прибывшие на место сотрудники ГАИ не смогли сразу опознать семью Дедюшко, так как в обгоревшей машине не было как документов, так и ничего другого, что могло бы их идентифицировать (позже весной 2009 года во время съёмок одного из выпусков передачи «Битва экстрасенсов», который был посвящён катастрофе, выяснилось, что барсетку со всеми документами зашвырнуло под двигатель, поэтому её не могли найти). Однако у Димы был обнаружен мобильник в который был забит номер, обозначенный, как «тётя». Номер принадлежал сестре Светланы Анне. Через полчаса о катастрофе знала вся страна.

Александр Дедюшко вместе с женой и сыном был похоронен 7 ноября 2007 года на Троекуровском кладбище в Москве. Тела Александра и Светланы были настолько изувечены, что их хоронили в закрытых гробах. Осенью 2009 года на могиле семьи Дедюшко был установлен памятник. Он представляет собой три стелы из чёрного гранита, с выгравированными на них кадрами киноплёнки и вставленными в них портретами Александра, Светланы и Дмитрия.

Холодный вечер ноября 
Последним стал в судьбе актера,
Что жил в душе добро храня. 
Он знал, что в жизни нет дублера. 

И оттого спешил всегда 
Оставить след в огромном мире. 
Уйдя навеки в небеса, 
Остался с нами он в эфире. 

В ролях, что он играл в кино, 
В них жизнь, что не была словами. 
И пусть меж нами неба дно, 
Я верю, что он рядом с нами.

Ольга Галкина